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【摘 要】 矿巷道快速掘进对于提升煤矿开采量,提升生产能力具有重要意义。在掘进过程中,要尽量减少对快速掘进的影响,合理采用掘进技术,做好爆破作业,加强安全管理,确保煤矿开采的顺利进行。本文主要就是针对煤矿掘进爆破施工技术来进行分析。
【关键词】 煤矿掘进;爆破施工;技术
1、影响煤矿快速掘进的因素
1.1、地质条件
地质条件属于对掘进效果影响最大的一个因素,掘进中工作面上煤岩硬度,煤岩涌水量,瓦斯的涌出量,煤矿层理的发育状况还有顶底的稳定性都会对掘进速度产生影响。地质条件良好可以为掘进技术的应用提供必需平台,但是复杂恶劣的地质条件会对掘进速度产生不同程度影响。如巷道的顶板如果稳定性好,支护方便,临时支护后,可以在掘进后进行永久支护设置,这样掘进机作业效率就有了大幅提高。
1.2、掘进设备
综合分析当前掘进设备,种类尽管齐备,但是设备的综合性能普遍不高,自动化程度不能适应当前掘进需要。例如在我国才采用掘进机进行巷道掘进,而美国等早已采用更先进的连续采煤机及掘锚机组,设备作业效率高,整体掘进效率好。而国产掘进机刀具消耗量大,故障出现率多,使掘进整体效率低下。
1.3、施工工艺
我国当前在巷道掘进的施工工艺上整体落后,支护作业时间长,作业过程中,掘进及支护分离,阻碍了掘进速度提高。
1.4、施工的组织及管理
现阶段煤矿企业内,管理者对施工的组织及管理不完善,不科学,在掘进中过度强调进度,忽略工程质量,使很多组织管理计划不能落实,影响了掘进效果,且在掘进中留下了较多安全隐患。
2、煤矿爆破施工技术
2.1、工程实例概况
某煤矿位于山区西北处,其南部和东部都为生产的煤矿,北部无生产煤矿。井田南北宽度约为3500m,东西长度约为12500m,设计生产能力为4.1Mt/a。目前矿井已经完成立井井筒的安装,正准备进行地下巷道掘进施工。本矿井为高瓦斯突出矿井。开拓的巷道区域内的岩性主要为砂岩、细砂岩和泥岩为主,泥岩岩体的质量少数为良、一般为中等,属于不稳定性。
2.2、爆破技术
(1)爆破原理
煤矿企业中爆破形式比较多,中深孔光面爆破技术是近几年发展起来的一种全新的爆破技术,在实际的使用过程中起到良好的效益。中深孔光面爆破技术的原理是:同时引发所有炮眼的爆破,爆破的过程中,受炮眼数量的影响,会产生非常大的冲击力,大量的冲击波在向外扩散的过程中会产生重叠现象,重叠后冲击波的整体能力随之增强。
(2)技术要点
中深孔光面爆破技术的应用范围受其自身特点的影响,在煤炭企业建设中应用最为广泛。中深孔光面爆破技术在实际应用过程中需满足以下要求:第一,施工人员应该深入施工现场,对煤矿掘进过程中的具体状况进行了解,结合实际需求确定爆破眼之间的距离;第二,裝药的过程是技术操作中的重点,施工人员必须保证各爆破点药量的均匀;第三,起爆形式应该结合实际需求进行选定,通常情况下选用毫秒级有序起爆形式,确保爆破临空面的质量。
(3)具体应用
①炮眼密集系数和周边炮眼间距的确定
炮眼密集度对爆破效果有直接影响,施工人员在炮眼排布(布置)过程中必须高度重视炮眼之间距离的安排,炮眼之间的距离远近状况就是炮眼密集度(K)。通常情况下,煤矿掘进中炮眼密集度不小于0.8m,不超过1.0m,但是,受实际爆破状况的影响,施工人员可以结合实际需求稍做变动。煤矿掘进中深孔光面爆破的应用过程中,人们采取科学的分析方法,得出结论,炮眼密度系数可稍做调整,密度系数与巷道跨度成反比,当巷道跨度增大时,炮眼密度也可以随之减小,曲半径此时随之扩大,此时,岩层所承受的破坏力就会随之减小。如果巷道的跨度和曲半径相对较小,可以选取较大的炮眼密集值,结合实际情况炮眼密集系数可以增加到1.2。炮眼密集系数得到准确确定后,施工人员还应该确定准确的周边炮眼间距。周边炮眼间距需同时考虑炮眼的半径、岩石的抗压强度、侧部压力系数以及应力波的衰减指数等因素。
②装药结构的确定
结合中深孔光面爆破技术的应用原理,施工人员还应该对装药结构进行准确确定。在确定装药参数时,施工人员需要考虑以下因素:第一,保障围岩的完整性,施工人员应该采取措施,增强岩石的抗压能力,减少作用力对岩石产生的破坏;第二,为了保障爆破效果,施工人员还应该确保炮眼引爆后,保障岩壁做出所受的拉力比岩石最大的抗压能力强;第三,如果爆破过程中需要采用反向填充炸药的方式,施工人员必须在爆破孔内填充水泡泥,对孔口进行封口处理。总之,装药结构的确定对爆破效果有直接影响,施工人员必须高度重视装药结构中各参数的安排。
③炮眼深度和秒毫延期间隔时间的选择
为了提升中深孔爆破技术在煤矿掘进中的应用效果,施工人员还应该选择合适的炮眼深度和延期间隔时间。炮眼深度受多种因素的影响,其中岩层属性、巷道断面大小、重复作业形式以及凿岩机的选型对其有直接影响,其中重复作业形式以及设备的基本条件对其影响最大。凿岩机作业时,施工人员应该有效控制炮眼钻的深度,钻岩速度与炮眼钻的深度成反比。
3、爆破安全和防护措施
3.1、钻孔
在开始钻孔前,要先敲帮问顶,要敲掉迎头活杆危岩,同时要检查风水管路是否畅通,是否完好,确认钻孔工具和设备是否准备齐全,设备工作是否正常。当出现以下情况时,不得进行钻孔作业:无防尘水、局扇停止运转迎头无风、迎头装药时工作面存在瞎炮未处理、迎头存在空顶现象或迎头发生异常情况。
3.2、装药准备
装药作业前,要加固好工作面,避免因放炮发生崩倒和崩坏问题。检查所钻的炮孔位置是否同爆破图表一致,确认孔内的水和岩粉是否吹净。实施装药前,要对工作面20m范围内区域的瓦斯浓度进行检测,当瓦斯超限时要禁止装药作业。
3.3、装药
要在支架完整、顶板完好,避开导电体和电气设备的爆破工作地点附近进行转配起爆药卷作业。以每次装药数量为标准来装配起爆药卷数量。装配过程中要防止电雷管受到冲击及震动,避免出现脚线绝缘层损坏问题。从药卷的顶部装入电雷管,要将电雷管全部插入到药卷内。将电雷管插入药卷后,要采用脚线将药卷缠住,并将电雷管脚线扭结在药卷上。装药后采用水泡泥进行封口,将外漏的脚线绕成圈后放置在眼口位置。
3.4、连线
要严谨爆破母线存在接头或破皮现象,确保爆破母线具有较好的绝缘性。脚线接头、脚线及电雷管脚线、爆破母线之间的接头要相互扭紧,并悬挂起来,避免同钢丝绳、金属网、金属管和轨道等导电体接触。
3.5、起爆
巷道爆破作业由专职爆破工担当,严格按照爆破说明书和作业规程实施爆破作业。开始爆破作业前,必须要确保装药人员、送药人员及爆破人员都熟悉爆破材料的性能及煤矿安全相关的规定。爆破前要确认警戒线内的人员都全部撤至安全地带,设置专人警戒。在接到爆破命令后,发出爆破信号并于5s后开始爆破。爆破后,爆破工必须立即将把手或钥匙拨出,摘掉母线,并扭结成短路。爆破中如果发生危险情况,要及时进行处理,在确认安全的情况下,撤出爆破警戒。
总之,地下开采煤炭资源对煤矿的巷道生产工作提出了较高的要求,掘进速度也受到限制,如何可靠、高效、快速地完成煤炭生产成为煤矿开采企业面临的重要问题。
参考文献:
[1]刁先鹏.煤矿大断面岩巷掘进爆破技术及工艺的研究[D].安徽理工大学,2013.
[2]张成国.煤矿开拓掘进工程快速施工技术研究[A].中国科学技术协会.科学时代——2014科技创新与企业管理研讨会论文集上(科技创新)[C].中国科学技术协会,2014:1.
[3]孔饶坤.煤矿巷道掘进施工技术要点探析[J].科技致富向导,2013,09:333.
【关键词】 煤矿掘进;爆破施工;技术
1、影响煤矿快速掘进的因素
1.1、地质条件
地质条件属于对掘进效果影响最大的一个因素,掘进中工作面上煤岩硬度,煤岩涌水量,瓦斯的涌出量,煤矿层理的发育状况还有顶底的稳定性都会对掘进速度产生影响。地质条件良好可以为掘进技术的应用提供必需平台,但是复杂恶劣的地质条件会对掘进速度产生不同程度影响。如巷道的顶板如果稳定性好,支护方便,临时支护后,可以在掘进后进行永久支护设置,这样掘进机作业效率就有了大幅提高。
1.2、掘进设备
综合分析当前掘进设备,种类尽管齐备,但是设备的综合性能普遍不高,自动化程度不能适应当前掘进需要。例如在我国才采用掘进机进行巷道掘进,而美国等早已采用更先进的连续采煤机及掘锚机组,设备作业效率高,整体掘进效率好。而国产掘进机刀具消耗量大,故障出现率多,使掘进整体效率低下。
1.3、施工工艺
我国当前在巷道掘进的施工工艺上整体落后,支护作业时间长,作业过程中,掘进及支护分离,阻碍了掘进速度提高。
1.4、施工的组织及管理
现阶段煤矿企业内,管理者对施工的组织及管理不完善,不科学,在掘进中过度强调进度,忽略工程质量,使很多组织管理计划不能落实,影响了掘进效果,且在掘进中留下了较多安全隐患。
2、煤矿爆破施工技术
2.1、工程实例概况
某煤矿位于山区西北处,其南部和东部都为生产的煤矿,北部无生产煤矿。井田南北宽度约为3500m,东西长度约为12500m,设计生产能力为4.1Mt/a。目前矿井已经完成立井井筒的安装,正准备进行地下巷道掘进施工。本矿井为高瓦斯突出矿井。开拓的巷道区域内的岩性主要为砂岩、细砂岩和泥岩为主,泥岩岩体的质量少数为良、一般为中等,属于不稳定性。
2.2、爆破技术
(1)爆破原理
煤矿企业中爆破形式比较多,中深孔光面爆破技术是近几年发展起来的一种全新的爆破技术,在实际的使用过程中起到良好的效益。中深孔光面爆破技术的原理是:同时引发所有炮眼的爆破,爆破的过程中,受炮眼数量的影响,会产生非常大的冲击力,大量的冲击波在向外扩散的过程中会产生重叠现象,重叠后冲击波的整体能力随之增强。
(2)技术要点
中深孔光面爆破技术的应用范围受其自身特点的影响,在煤炭企业建设中应用最为广泛。中深孔光面爆破技术在实际应用过程中需满足以下要求:第一,施工人员应该深入施工现场,对煤矿掘进过程中的具体状况进行了解,结合实际需求确定爆破眼之间的距离;第二,裝药的过程是技术操作中的重点,施工人员必须保证各爆破点药量的均匀;第三,起爆形式应该结合实际需求进行选定,通常情况下选用毫秒级有序起爆形式,确保爆破临空面的质量。
(3)具体应用
①炮眼密集系数和周边炮眼间距的确定
炮眼密集度对爆破效果有直接影响,施工人员在炮眼排布(布置)过程中必须高度重视炮眼之间距离的安排,炮眼之间的距离远近状况就是炮眼密集度(K)。通常情况下,煤矿掘进中炮眼密集度不小于0.8m,不超过1.0m,但是,受实际爆破状况的影响,施工人员可以结合实际需求稍做变动。煤矿掘进中深孔光面爆破的应用过程中,人们采取科学的分析方法,得出结论,炮眼密度系数可稍做调整,密度系数与巷道跨度成反比,当巷道跨度增大时,炮眼密度也可以随之减小,曲半径此时随之扩大,此时,岩层所承受的破坏力就会随之减小。如果巷道的跨度和曲半径相对较小,可以选取较大的炮眼密集值,结合实际情况炮眼密集系数可以增加到1.2。炮眼密集系数得到准确确定后,施工人员还应该确定准确的周边炮眼间距。周边炮眼间距需同时考虑炮眼的半径、岩石的抗压强度、侧部压力系数以及应力波的衰减指数等因素。
②装药结构的确定
结合中深孔光面爆破技术的应用原理,施工人员还应该对装药结构进行准确确定。在确定装药参数时,施工人员需要考虑以下因素:第一,保障围岩的完整性,施工人员应该采取措施,增强岩石的抗压能力,减少作用力对岩石产生的破坏;第二,为了保障爆破效果,施工人员还应该确保炮眼引爆后,保障岩壁做出所受的拉力比岩石最大的抗压能力强;第三,如果爆破过程中需要采用反向填充炸药的方式,施工人员必须在爆破孔内填充水泡泥,对孔口进行封口处理。总之,装药结构的确定对爆破效果有直接影响,施工人员必须高度重视装药结构中各参数的安排。
③炮眼深度和秒毫延期间隔时间的选择
为了提升中深孔爆破技术在煤矿掘进中的应用效果,施工人员还应该选择合适的炮眼深度和延期间隔时间。炮眼深度受多种因素的影响,其中岩层属性、巷道断面大小、重复作业形式以及凿岩机的选型对其有直接影响,其中重复作业形式以及设备的基本条件对其影响最大。凿岩机作业时,施工人员应该有效控制炮眼钻的深度,钻岩速度与炮眼钻的深度成反比。
3、爆破安全和防护措施
3.1、钻孔
在开始钻孔前,要先敲帮问顶,要敲掉迎头活杆危岩,同时要检查风水管路是否畅通,是否完好,确认钻孔工具和设备是否准备齐全,设备工作是否正常。当出现以下情况时,不得进行钻孔作业:无防尘水、局扇停止运转迎头无风、迎头装药时工作面存在瞎炮未处理、迎头存在空顶现象或迎头发生异常情况。
3.2、装药准备
装药作业前,要加固好工作面,避免因放炮发生崩倒和崩坏问题。检查所钻的炮孔位置是否同爆破图表一致,确认孔内的水和岩粉是否吹净。实施装药前,要对工作面20m范围内区域的瓦斯浓度进行检测,当瓦斯超限时要禁止装药作业。
3.3、装药
要在支架完整、顶板完好,避开导电体和电气设备的爆破工作地点附近进行转配起爆药卷作业。以每次装药数量为标准来装配起爆药卷数量。装配过程中要防止电雷管受到冲击及震动,避免出现脚线绝缘层损坏问题。从药卷的顶部装入电雷管,要将电雷管全部插入到药卷内。将电雷管插入药卷后,要采用脚线将药卷缠住,并将电雷管脚线扭结在药卷上。装药后采用水泡泥进行封口,将外漏的脚线绕成圈后放置在眼口位置。
3.4、连线
要严谨爆破母线存在接头或破皮现象,确保爆破母线具有较好的绝缘性。脚线接头、脚线及电雷管脚线、爆破母线之间的接头要相互扭紧,并悬挂起来,避免同钢丝绳、金属网、金属管和轨道等导电体接触。
3.5、起爆
巷道爆破作业由专职爆破工担当,严格按照爆破说明书和作业规程实施爆破作业。开始爆破作业前,必须要确保装药人员、送药人员及爆破人员都熟悉爆破材料的性能及煤矿安全相关的规定。爆破前要确认警戒线内的人员都全部撤至安全地带,设置专人警戒。在接到爆破命令后,发出爆破信号并于5s后开始爆破。爆破后,爆破工必须立即将把手或钥匙拨出,摘掉母线,并扭结成短路。爆破中如果发生危险情况,要及时进行处理,在确认安全的情况下,撤出爆破警戒。
总之,地下开采煤炭资源对煤矿的巷道生产工作提出了较高的要求,掘进速度也受到限制,如何可靠、高效、快速地完成煤炭生产成为煤矿开采企业面临的重要问题。
参考文献:
[1]刁先鹏.煤矿大断面岩巷掘进爆破技术及工艺的研究[D].安徽理工大学,2013.
[2]张成国.煤矿开拓掘进工程快速施工技术研究[A].中国科学技术协会.科学时代——2014科技创新与企业管理研讨会论文集上(科技创新)[C].中国科学技术协会,2014:1.
[3]孔饶坤.煤矿巷道掘进施工技术要点探析[J].科技致富向导,2013,09:333.